ضوء الليزر يصنع مادة مغناطيسية – عالم الفيزياء

يمكن لنبضات ضوء الليزر أن تتسبب في تطوير عزم مغناطيسي كبير نسبيًا لأي مادة، بما في ذلك العوازل. يُظهر هذا التأثير، الذي تم إثباته لأول مرة من قبل فريق دولي من الباحثين، أن ضوء الليزر يمكن أن يحفز السلوك الكمي حتى في درجة حرارة الغرفة، وليس فقط في ظل الظروف شديدة البرودة المطلوبة عادة. على الرغم من أن هذه التقنية ذات أهمية أساسية للعلوم الأساسية، إلا أنها يمكن أن تحتوي أيضًا على تطبيقات لتخزين البيانات المغناطيسية بشكل أسرع وأكثر كفاءة.

وفي تجاربهم، ستيفانو بونيتي of جامعة ستوكهولم و جامعة كا فوسكاري في البندقية بدأ وزملاؤه بفكرة بسيطة نسبيًا. من خلال تطبيق ضوء الليزر المستقطب دائريًا - أي أن استقطابه يرسم شكلًا يشبه المفتاح أثناء انتشاره - ويرن مع تردد التذبذبات الذرية داخل المادة، فقد توصلوا إلى أنه يمكنهم دفع هذه التذبذبات بنمط دائري و وبالتالي إحداث لحظة مغناطيسية.

تم تشجيع الباحثين في تفكيرهم من خلال البحث النظري، الذي تنبأ بأن الذرات التي تتحرك في أنماط دائرية يمكنها بالفعل تحفيز المغنطة في أي مادة تقريبًا. يقول بونيتي: «نظرًا لخبرتي في مجال المغناطيسية وتحقيقاتي الأخيرة في ديناميكيات الفونون (اهتزازات الشبكة)، اعتقدت أن مختبري سيكون بيئة مثالية لتجربة هذا المفهوم».

مصدر الضوء المستقطب يستحث لحظات مغناطيسية كبيرة

قبل أن يتمكنوا من البدء، كان على الباحثين أولاً تطوير مصدر ضوء مستقطب جديد بتردد في نطاق تيراهيرتز (الأشعة تحت الحمراء البعيدة) المطلوب. وبمجرد أن أصبح المصدر جاهزًا، استخدموه لإطلاق نبضات قصيرة ومكثفة على عينة من تيتانات السترونتيوم (SrTiO)₃). في درجة حرارة الغرفة، تكون هذه المادة عبارة عن مغناطيس شبه كهربائي مع بنية شبكية مكعبة من البيروفسكايت. اختاره الباحثون لأن بعض ذراته تهتز بترددات تيراهيرتز، وتحديدًا عند 3 تيراهيرتز مع عرض نطاق قدره 0.5 تيراهيرتز.

ووجد الفريق أن هذه النبضات الضوئية تسببت في ظاهرة تعرف باسم تعدد الحديد الديناميكي. تحدث تعدد الحديد عندما يكون لكل من خصائص المادة حالاتها المفضلة. على سبيل المثال، قد تحتوي المادة متعددة الحديد على عزم مغناطيسي يشير في اتجاه واحد، وشحنة كهربائية تتحرك أيضًا في اتجاه معين. والأهم من ذلك أن الظاهرتين مستقلتان عن بعضهما البعض.

وعلى الرغم من التنبؤ بهذه الظاهرة نظريًا، إلا أنه لم يتم إثباتها تجريبيًا على الإطلاق. يذكر بونيتي أن التجربة أسفرت أيضًا عن مفاجأة: العزوم المغناطيسية المستحثة في المادة كانت أكبر بـ 10 مرة مما تتنبأ به النظرية.

تطبيقات تخزين البيانات المغناطيسية

ويقول الباحثون إن اكتشافاتهم يمكن أن تجد استخدامًا في تقنيات تخزين البيانات المغناطيسية، حيث يوجد اهتمام كبير بالطرق الجديدة لتشفير المعلومات المغناطيسية. وذلك لأن المجالات المغناطيسية يمكن تبديلها بواسطة مجال كهربائي سريع ومنخفض الطاقة، بدلاً من التيار الكهربائي (عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة وبطيئة نسبيًا) كما هي الحال في المجالات التقليدية.

الفريق، الذي يضم أيضًا علماء من معهد الشمال للفيزياء النظرية (NORDITA) في السويد؛ ال جامعة كونيتيكت و مختبر تسريع SLAC الوطني في الولايات المتحدة؛ ال إليترا-سينكروترون تريست و جامعة "سابينزا" في روماسواء في إيطاليا؛ و ال المعهد الوطني لعلوم المواد في تسوكوبا، اليابان، تعمل الآن على فهم فيزياء تعدد الحديد الديناميكي بشكل أفضل. يقول بونيتي: "سيكون هذا ضروريًا للتحكم بشكل أفضل في التأثير". عالم الفيزياء. "نحن نهدف أيضًا إلى جعل التأثير أكثر ثباتًا، لأنه يحدث حاليًا فقط عندما يكون ضوء الليزر نشطًا."

تم وصف التجارب في الطبيعة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/laser-light-makes-a-material-magnetic/